
مقادیر کم کبالت برای بسیاری از موجودات زنده از جمله انسان ، حیاتی است. وجـــــــــــــــــود 0.3 تا 0.13 قسمت در میلیون کبالت در خاک برای سلامتی حیوانات علفخوار مفید است. این عنصر ، جزء اصلی ویتامین کبالامین یا ویتامین B-12 میباشد.
کبالت ، بصورت طبیعی دارای 1 ایزوتوپ پایدار ( 59- Co) میباشد.22 رادیوایزوتوپ نیز شناخته شده که پایدارترین آنها Co-60 با نیمه عمر 5,2714 سال ، CO-57 با نیمه عمر 271,79 روز ، Co-56 با نیمه عمر 77,27 روز و Co-58 با نیمه عمر 70,86 روز هستند. مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیو ، دارای نیمه عمری کمتر از 18 ساعت هستند که اکثریت آنها نیمه عمری کمتر از 1 ثانیه دارند. این عنصر همچنین دارای 4 حالت برانگیختگی است که تمامی آنها نیمه عمری کمتر از 15 دقیقه دارند.
ایزوتوپهای کبالت از نظر وزن اتمی ، بین 50amu و amu 73 قرار دارند. حالت فروپاشی اصلی قبل از فراوانترین ایزوتوپ پایدار 59-Co ، الکترون گیری و حالت اصلی بعد از آن کاهش بتا میباشد.محصول فروپاشی اصلی پیش از 59-Co ایزوتوپهای عنصر 26 (آهن) و محصولات اصلی بعد از آن ایزوتوپهای عنصر 28 (نیکل) میباشند.
فلز کبالت پودر شده ، خطر آتش سوزی به همراه دارد. بهتر است همه ترکیبات کبالت را سمی در نظر گرفت، مگر اینکه خلاف آن ثابـت شده باشد. احتمالا"بیشتر ترکیبات کبالت خیلی زهرآگین نیستند. کبالت 60 ، ارسال کننده اشعه گامای قوی است، لذا تماس با این نوع کبالت خطر ابتلا به سرطان را ایجاد میکند. بلع کبالت 60 منجر به ورود مقداری کبالت درون بافتهای بدن میشود که بهکندی از بدن خارج میشود.
کبالت 60 در مقابلههای اتمی ، عاملی خطرساز است، چون ارسالهای نوترونی مقداری از آهن را به این ایزوتوپ رادیواکتیو تبدیل میکند. بعضی طراحیهای تسلیحات اتمی ، عمدا" به گونه ای میباشد که میزان کبالت 60 را که بعنوان ذرات رادیواکتیو پراکنده میشوند، افزایش دهند. گاهی اوقات آنها را بمب کثیف یا بمب کبالت مینامند. خطر در مواقع غیر از جنگ اتمی ، استفاده نادرست ( یا سرقت ) از واحدهای رادیوتراپاتیک پزشکی است.
بهعلت وجود حالتهای اکسیداسیون مختلف ، تعداد زیادی از ترکیبات کبالت وجود دارد. هر دو اکسید در دمای پایین ، ضدفرومغناطیس میباشند؛ CaO ، Co3O4 .
کبالت ، عنصر فرومغناطیس سختی است که دارای رنگ خاکستری براقی میباشد.دمای کوری آن ، K1388 با ممنتم بور 6/1 – 7/1 در هر اتم است. این عنصر اغلب با نیکل همراه است و هر دوی آنها از اجزای مشخص فلز شهاب سنگی میباشند. پستانداران ، نیازمند مقدار بسیار کمی از نمکهای کبالت هستند. کبالت 60 که ایزوتوپ رادیواکتیو و مصنوعی کبالت است، یک ردیاب رادیواکتیو مهم و عامل معالج سرطان بهشمار میآید. نفوذ پذیری نسبی کبالت ، دو سوم آهن است. کبالت ، فلزی عموما" دارای مخلوطی از دو ساختار شکل بلورین fcc و hcp با دمای انتقال fcc --> hcp K722 میباشد. حالات اکسیداسیون عادی کبالت ، شامل 2+ و3+ است، گرچه 1+ نیز دیده شده است.
کبالت 60 ( Co-60) ، فلزی رادیواکتیو است که در پرتودرمانی کاربرد دارد. کبالت 60 دو اشعه X و گاما با انرژیهای 1.17MeV و 1.33MeV تولید میکند. منبع کبالت 60 تقریبا" به قطر 2 سانتیمتر است که نتیجه آن ، تشکیل یک نیم سایه هندسی است که لبه میدان تشعشع را نامشخص میکند. از ویژگیهای بد این فلز ، تولید مقدار کمی غبار رقیق است که باعث بروز مشکلاتی در حفاظت مقابل اشعه میگردد.
منبع کبالت 60 تقریبا" برای 5 سال مفید است، اما بعد از این مدت هم بسیار رادیواکتیو میباشد و بنابراین دستگاههای کبالت در جوامع غربی که لیناکس متداول است، کمتر مورد استفاده قرار میگیرند. اولین دستگاه کبالت 60 درمانی ( بمب کبالت ) برای اولین در کانادا ساخته شد و نیز برای اولین بار در همانجا مورد استفاده قرار گرفت. در واقع اولین دستگاه در مرکز سرطانی Saskatoon به نمایش در آمده است.
منیزیم در تولید کلروفیل به کار می رود و در نتیجهعمل فتوسنتز موثر می باشد. در بذرها، منیزیم به مقدار زیاد یافت می شود. علایمکمبود منیزیم در گیاه زردی بین رگبرگهاست. علایم کمبود ابتدا در برگهای پیر مشاهدهمی شود. و در صورت کمبود شدید، برگ ها شروع به ریزش می کنند. در خاک منیزیم نسبتاًسریع شسته شده و از دسترس گیاه خارج میگردد. برای رفع کمبود منیزیم از کربنات وسولفات منیزیم استفاده می شود.
کبالت ، عنصر شیمیایی است که با نشان Co و عدد اتمی 27 در جدول تناوبی قرار دارد.
کبالت و ترکیبات آن در دوران باستان شناخته شد که برای آبی کردن رنگ شیشه از آنها استفاده میکردند. "George Brand" به خاطر کشف کبالت شهرت یافت. تاریخ کشف این عنصر در منابع مختلف ، متفاوت است، اما این کشف بین سالهای 1730 و 1737 اتفاق افتاده است. او موفق به اثبات این نکته شد که منبع رنگ آبی شیشهها کبالت است. قبلا" بیسموت همراه کبالت را عامل رنگ آبی شیشهها میدانستند.
در خلال قرن نوزدهم ، کبالت آبی (80 -70% کبالت جهان ) در Blaafarvaerket در نروژ ، به رهبری صنعتگر پروسی "Benjamin Wegner" تولید شد. "John Livingood" و "Glenn Seaborg" در سال 1938 کبالت 60 را کشف کردند. کلمه کبالت از واژه آلمانی kobalt یا kobold ، به معنی روح شیطان گرفته شده است. این نام را کارگران معدن بهعلت سمی و دردسرساز بودن این عنصر برای آن انتخاب کردند. ( کبالت سایر عناصر معدن را آلوده و کم عیار میکرد. )
کبالت ، بصورت فلز آزاد وجود ندارد و عموما" بهصورت سنگ معدن یافت میشود. کبالت معمولا" بهتنهایی استخراج نمیشود و بهعنوان محصول جانبی فعالیتهای استخراج مس و نیکل بدست میآید.
ترکیبات منیزیم ، بخصوص اکسید منیزیم ، بیشتر بعنوان مواددیرگداز در کورههای تولیدآهن وفولاد ، فلزاتغیرآهن ،شیشه و سیمان ، مورد استفاده قرار میگیرد. اکسید منیزیم و سایر ترکیبات هم در صنایععمرانی ، شیمیایی و کشاورزی بکار میروند. عمده کاربرد منیزیم بصورت یک افزودنیآلیاژساز بهآلومینیوم است که از این آلیاژ ، بیشتر در قوطیهای مواد آشامیدنی استفادهمیگردد.
همچنین آلیاژهای منیزیم ، اجزای ساختاری اتومبیلها و ماشینآلاترا تشکیل میدهند. کاربرد دیگر این فلز ، کمک به جداسازیگوگرد از آهن وفولاد است.
سایر کاربردها
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
عمومی |
|||||||||||||||||||||||||
|
نام , علامت اختصاری , شماره |
Magnesium, Mg, 12 |
||||||||||||||||||||||||
|
گروه شیمیایی |
|||||||||||||||||||||||||
|
گروه , تناوب , بلوک |
2 «IIA), 3 , s |
||||||||||||||||||||||||
|
جرم حجمی , سختی |
1738 kg/m3, 2.5 |
||||||||||||||||||||||||
|
سفید نقره ای |
|||||||||||||||||||||||||
|
خواص اتمی |
|||||||||||||||||||||||||
|
وزن اتمی |
24.305 amu |
||||||||||||||||||||||||
|
شعاع اتمی (calc.) |
150 pm (145 pm) |
||||||||||||||||||||||||
|
شعاع کووالانسی |
130 pm |
||||||||||||||||||||||||
|
شعاع وندروالس |
173 pm |
||||||||||||||||||||||||
|
ساختار الکترونی |
[Ne]3s2 |
||||||||||||||||||||||||
|
-eبازای هر سطح انرژی |
2, 8, 2 |
||||||||||||||||||||||||
|
درجه اکسیداسیون (اکسید) |
2 ( باز قوی) |
||||||||||||||||||||||||
|
ساختار کریستالی |
شش گوشه |
||||||||||||||||||||||||
|
خواص فیزیکی |
|||||||||||||||||||||||||
|
جامد (پارامگنتیسم) |
|||||||||||||||||||||||||
|
نقطه ذوب |
923 K (1202 °F) |
||||||||||||||||||||||||
|
نقطه جوش |
1363 K (1994 °F) |
||||||||||||||||||||||||
|
حجم مولی |
14.00 ש»10-6 ««متر مکعب برمول |
||||||||||||||||||||||||
|
گرمای تبخیر |
127.4 kJ/mol |
||||||||||||||||||||||||
|
گرمای همجوشی |
8.954 kJ/mol |
||||||||||||||||||||||||
|
361 Pa at 923 K |
|||||||||||||||||||||||||
|
سرعت صوت |
4602 m/s at 293.15 K |
||||||||||||||||||||||||
|
متفرقه |
|||||||||||||||||||||||||
|
1.31 (درجه پاولینگ) |
|||||||||||||||||||||||||
|
ظرفیت گرمایی ویژه |
1020 J/kg*K |
||||||||||||||||||||||||
|
رسانائی الکتریکی |
22.6 106/m اهم |
||||||||||||||||||||||||
|
رسانائی الکتریکی |
156 W/m*K) |
||||||||||||||||||||||||
|
1st پتانسیل یونیزاسیون |
737.7 kJ/mol |
||||||||||||||||||||||||
|
2nd پتانسیل یونیزاسیون |
1450.7 kJ/mol |
||||||||||||||||||||||||
|
3rd پتانسیل یونیزاسیون |
7732.7 kJ/mol |
||||||||||||||||||||||||
|
پایدارترین ایزوتوپها |
|||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||
|
واحدهای SI)) & STP)) استفاده شده مگر انکه ذکر شده باشد. |
|||||||||||||||||||||||||
اطلاعات کلی
منیزیم ،عنصر شیمیایی است که درجدول تناوبی دارای نشانMgوعدد اتمی 12 میباشد. منیزیم ، هشتمین عنصر فراوان است و تقریبا" 2% پوسته زمین راتشکیل میدهد و سومین عنصر فراوان محلول در آب دریا به حساب میآید. کاربرد اصلیاینفلز قلیایی خاکی ، بعنوان عامل آلیاژ ساز برای ساخت آلیاژ آلومینیم – منیزیممیباشد.
خصوصیات قابل توجه
منیزیم ، فلزی سبک ، سفید رنگ و نسبتا" محکم است ( یکسوم ازآلومینیوم سبکتر ) که در معرض هوا بهآرامی کدر میگردد. پودر این فلز ، هنگامیکه در معرض هواقرار گیرد، گرم شده ، با شعلههای سفید رنگی میسوزد. اگرچه به شکل نوارهای باریکبهآسانی محترق میشود، سوختن مقادیر زیاد آن دشوار است.
کلسیم جزء ساختمانی و ثابت کلیهگیاهان بوده و بصورتهای جزء ساختمانی و یون فیزیولوژیکی توامان یافت میشود. مضافا یونکلسیم قادر است اثراتسمی یونهای پتاسیم ، سدیم و منیزیم را بلا اثر نماید. کلسیم بدلیل وجود درخاک قادر است بر قلیائیت آناثر ومتعاقب آن در رویش گیاهان تاثیر داشته باشد. این عنصر در ساختمان بدن حیوانات (در بافتهای نرم) ، مایعات میان بافتی و اسکت بندی یافت می شود. استخوانهای مهرهداران حاوی کلسیم ، بصورت فلوئورید کلسیم ، کربنات کلسیم و فسفات کلسیم می باشدهمچنین کلسیم ذاتا در بسیاری از وظائف بیولوژیکی مهره داران ، سهیم است.
شناخت محیط رشد:کلسیم
درون گیاه، کلسیم بیشتر به صورت پکتات کلسیم، دردیواره یاخته ها، یافت می شود. و کارش متصل ساختن یاخته ها به هم است. این ماده ،به علت غیر قابل انتقال بودنش درون بافت ها، باید پیوسته دردسترس گیاه قرار گیرد،کمبود کلسیم باعث کمبود رشد و همچنین لوله شدن برگها و قهوه ای رنگ شدن ریشه ها میگردد. در گوجه فرنگی، کمبود کلسیم باعث گندیدگی ته میوه می شود. در سیب، وجود آنمایه سختی بافت های میوه شده، به عمر پس از برداشت آن می افزاید و کمبودش باعث آسیبپوستی می گردد. گرچه میزان کلسیم، اغلب در خاک ها به مراتب از پتاسیم کمتر است ولیبر عکس پتاسیم، قابلیت جذب آن برای گیاه خیلی زیادتر می باشد.
کمبود کلسیم رامی توان با اضافه کردن آهک به خاک بر طرف ساخت ، البته باید در نظر داشت که آهکواکنش خاک را نیز بالا می برد. سوپر فسفات نیز حاوی مقدار زیادی کلسیم است. همچنینبرای رفع کمبود کلسیم می توان گیاهان را با کلرور کلسیم و یا نیترات کلسیم محلولپاشی کرد.
عموما می بایست که ازترکیبات سدیمنسبت به ترکیبات کلسیم ، بیشتراستفاده شود، لکن با مقایسه قیمت این دو ترکیب با یکدیگر ، در بسیاری از موارد ازترکیبات کلسیم استفاده می شود. در هر صورت باید توجه داشت که آهک قلیایی ارزان تری، نسبت به هیدروکسیدسدیم محسوب می شود. از ترکیبات مهم کلسیم می توان به موارد زیراشاره نمود:
!خواص شیمیایی
کلسیمعنصری است که نسبت بهفلزات قلیایی و سایرفلزات قلیایی خاکی از قدرت فعالیت کمتری برخوردار است. مانندبریلیم وآلومینیوم ، و برخلاف فلزات قلیایی ، این عنصر بر حسب سوختگی در پوست نمی گردد. باید توجه داشت که در هوا لایه نازکی از اکسید و نیترید بر روی کلسیم تشکیل می شودکه می تواند آن را از اثرات بعدی هوا مصون نگاه دارد، لکن در درجه حرارت بالا اینعنصر در هوا سوخته و تشکیل مقدار زیادی نیترید می دهد. کلسیم تجارتی به آسانی با آبو اسیدها واکنش نموده تولید هیدروژنی می نماید که حاوی مقدار قابل ملاحظه ای از گازآمونیاک وهیدروکربنها ، بعنوان ناخالصی میباشد. از حکیم ، می توان بعنوان یک عاملآلیاژ کننده برای فلزات حاوی آلومینیوم به منظور حذف بیسموت از سرب و بعنوان کنترلکننده کربن گرافیتی ، در چدن استفاده کرد. از طرف دیگر می توان از این فلز بعنوانعاملی برای حذف اکسیژن درکارخانجات فولاد و بعنوان عامل احیا کننده در تهیه فلزاتیمانندکروم ،زیرکونیمواورانیمو بعنوان یک ماده جداکننده برایمخلوط گازهاینیتروژن وآرگون استفادهنمود. ضمنا زمانیکه کلسیم ، به آلیاژهای منیزیم افزوده شود (25/0%) ، ساختمان آنهارا تصفیه وموجب کاهش تمایل آتش گیریهای آنها می شود.
کلسیم ، یکی از عناصر شیمیایی با نشانه Ca، دارای عدد اتمی 20 و درگروه دوم اصلی جدول تناوبی قرار گرفته است. کلسیم از نظر فراوانی ، در میان کلیهعناصرپوسته زمین دارای مقام پنجم و در میانفلزات دارای مقام سوم استترکیبات کلسیمتشکیل دهنده 64/3 % از پوستهزمین میباشد. بلورهای سفید کلسیم ، در دمای C˚810 ذوب میشوند و فلز کلسیم در آب واسید محلول بوده و هیدروکسید و نمک تولید مینماید.
منابع
منابع کلسیم در پهنه زمین گسترده بوده و در هر یک از سرزمینها بوفوریافت میشود. این عنصر در حیات گیاهی و جانوری دارای نقش حیاتی بوده و در استخوانهاو دندانها و پوسته تخم مرغ ، انواع مرجانها و بسیاری از خاکها وجود دارد. همچنینکلرید کلسیم در حدی به گستردگی 15/0% در آب دریا وجود دارد. ذکر این نکته ضروریبنظر می رسد کهآهک (اکسید کلسیم) مادهشناخته شدهای است که از قدیم الایام در مورد یونان باستان از آن بعنوان ملات درساختمانها استفاده می شده است. کلسیم در ترکیب پوسته زمین به مقدار 36300 گرم در تنوجود دارد این عنصر به حالت آزاد یافت نمیشود، بلکه به شکل ترکیب های مختلف درکانیها و به صورت محلول در ساختمان جانوران و گیاهان شرکت می کند. کانیهای حائزاهمیت کلسیم عبارتند از: دولومیت ، گیبس و آپاتیت.
تهیه واستخراج
در صنعت ، فلز کلسیم را میتوان ازالکترولیز کلسیم کلرید و مخلوط فلوئورید و پتاسیم کلرید تهیه نمود. در این روش ، از صفحه هایزغالی به عنوان آند و از میله هایآهن به عنوان کاتد استفادهمیشود. در مقیاسی کوچکتر می توان آهک را با فلزآلومینیوم در خلا احیا نموده و متعاقب آن ، عمل را بوسیله منظور بازیافت فلز کلسیم ادامه داد. بعلاوه کلسیم کلرید که عبارت از یک ماده اولیه است را می توان یا بوسیله اثراسیدکلریدریک پر ماده معدنی کربناته و یا بعنوان ضایعات در فرآیند solvay تهیه کرد.
در هر سال فقط در ايالات متحده ۲۵۰ ميليون تاير فرسوده به وزن بيشاز ۳ ميليون تن جمع آوري مي شود. همچنين يکي از بزرگترين چالشهاي محيط زيستي موجوددر اطراف کلان شهرها در جهان نحوه بازيافت و حذف مواد لاستيکي زائد از چرخه زيستمحيطي مي باشد. يکي از راه حلهاي که براي حل اين مشکل پيشنهاد شده است استفاده ازذرات لاستيک تاير بعنوان يک ماده افزودني در مصالح بر پايه سيمان است. اگرچه بتن يکماده محبوب و پراستفاده در مصالح ساختماني است اما داراي تقطه ضعفهايي نيز مي باشد . همانند مقاومت کششي پايين ، شکل پذيري پايين ،جذب انرژي کم،انقباض و جمع شدگي بتن (shrinkage) و در پي آن ترک خوردگي ناشي از آن و در نهايتترکهاي ناشي از عمل آوري نامناسب و سخت شدگي بتن(hardening and curing cracking). يافته هاي جديد نشان مي دهد که استفاده از ذرات تايرهايفرسوده به ميزان زيادي مي تواند اين نقاط ضعف بتن را برطرف کند. هر چند استفاده ازلاستيک در آسفالت بيشتر از يک دهه است که صورت مي گيرد اما کاربرد آن در بتن بتازگيصورت گرفته است و تحقيقات زيادي بر امکان سنجي آن انجام شده. هرچند اين تحقيقاتهنوز کامل نشده است اما روشهاي آزمايشي مختلفي براي کاربرد اين لاستيک ها حاصلگرديده است.معمولا جايگزيني کامل سنگدانه هاي درشت دانه(شن) و سنگدانه هاي ريزدانه (ماسه ) با لاستيک بدليل کاهش مقاومت شديد مناسب بنظر نمي رسد. ولي با جايگزينينسبت کمي از آن با سنگدانه ها کاهش مقاومت ناچيزي صورت مي گيرد که قابل صرفنظر کردناست. مطالعات نشان مي دهد که ميزان لاستيک نبايد از ۲۰-۱۷ درصد کل حجم سنگدانهها بيشتر شود.
همچنينآزمايشهانشان مي دهد کهاستفاده از لاستيک در مخلوط بتن سيماني ميزان انقباض و ترکيدگي بتن در اثر از دستدادن آب (drying shrinkage) ،شکنندگي و مدول الاستيسته بتن را کاهش مي دهد و بطورکلي پايايي و دوام ( durability) و سرويس دهي بتن سيماني را افزايش ميدهد. بتازگيدکتر زاوو (Dr. Zhu) استاد دانشگاه آريزونا در آمريکا تلاشهايي را براي کاربرد بتن لاستيکيدر پروژه هاي مسکوني و تجاري آغاز کرده است. او در نمونه خود در حدود ۸ درصد وزنسيمان از لاستيکهاي فرسوده ريزشده استفاده کرده است.
دستهها، آخرینها، آمار و ابزارهای کاربردی در یک نگاه.
نام کاربری یا ایمیل خود را وارد کنید
کد ۶ رقمی ارسالشده به ایمیل و رمز عبور جدید را وارد کنید.
در چند ثانیه حساب کاربری خود را بسازید
دیدگاه خود را با ما در میان بگذارید
ورود کاربران
خوش آمدید! لطفا وارد حساب خود شوید